1925. május 24-én született Västeråsban egy munkásosztálybeli családban. Gyermekkorában rövid ideig Ausztráliában is élt. Színészi pályafutása 17 éves korában kezdődött a Dramatennél, a svéd nemzeti színháznál, és a második világháború alatt már filmekben is bemutatkozott.
Alakításaival kora egyik szexszimbólumának tartották, főleg drámákban és thrillerekben jeleskedett, de hatékony volt a vígjátékokban is, emellett nagyon aktívan vett részt a brit televíziózásban az '50-es és '60-as években.
Rendezői pályafutása a '60-as évek elején kezdődött, a The War Game-mel (1962), mely egy politikai dokumentumfilm volt, amit BAFTA-díjra is jelöltek. Első nagyjátékfilmje a svéd gyártású A szerető pár volt 1964-ben. A produkciót erős szexuális utalásai és meztelen jelenetei miatt kitiltották a Cannes-i fesztiválról. Kenneth Tynan kritikus szerint a film "az egyik legambiciózusabb debütálás az Aranypolgár óta". Zetterlingnek nem csak ez az egy filmje váltott ki vitát a nyílt szexuális ábrázolás miatt.
Amikor több kritikus is megjegyezte, hogy "Mai Zetterling úgy rendez, mint egy férfi", a munkáiban sokkal nagyobb hangsúlyt kapott a feminizmus. Az 1968-ban bemutatott A lányok egy férfiak irányította társadalomról szól, a produkcióban a kor legnépszerűbb svéd színészei szerepeltek: Bibi Andersson, Harriet Andersson, Gunnar Björnstrand, Erland Josephson.
Magánélete
1985-ben jelent meg önéletrajzi könyve az All Those Tomorrows. 1994. március 14-én halt meg 68 éves korában rákban. Londonban egy Nemzeti Levéltár által kibocsátott dokumentum szerint Zetterlinget egy ideig megfigyelte a brit titkosszolgálat, mert felmerült a gyanúja, hogy kommunista volt.
Ez a szócikk részben vagy egészben a Mai_Zetterling című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.